Pomiar pH bezpośrednio w komórkach

Xiao-an Zhang - autor badań/ Źródło: utoronto.ca /Ken Jones

Naukowcy z Uniwersytetu Toronto zbudowali czujnik pH o zwiększonej dokładności służący do pomiarów pH w żyjących systemach biologicznych. Czujnik pozwala na szybsze poznawanie i zrozumienie procesów związanych ze zmianami pH w komórce. Ma to szczególne znaczenie w diagnozowaniu i leczeniu wielu chorób.

Zaburzenia w poziomie pH mogą prowadzić do wielu schorzeń i chorób, takich jak mukowiscydoza, niedokrwienie, nowotwory. Dlatego istotne jest bezpośrednie obserwowanie zmian pH w tkankach.

Czujnik opracowany przez zespół naukowców pod przewodnictwm Xiao-an Zhanga oparty jest na nuklearnym rezonancie magnetycznym (NMR), co czyni go nieinwazyjnym w stosunku do żywych tkanek. Skuteczność czujnika oceniono na podstawie testów na oocytach (komórki rybiej ikry) i bakteriach E. coli.

Głównym wyzwaniem, jeśli chodzi o wykorzystanie NMR do pomiaru pH, jest otrzymanie szczegółowego obrazu cząsteczek różniących się liczbą protonów, a ściślej mówiąc posiadających proton lub nie. Istnieją różne techniki otrzymywania obrazów NMR, jednak nie nadają się one do obserwacji stanów protonowych w czasie rzeczywistym. Czujnik opracowany przez Zhanga oparty jest na unikalnym rozwiązaniu dającym możliwość wolnej wymiany protonów w specjalnym naczyniu, co pozwala wyraźnie zaobserwować protony w różnych stanach.

Na dzień dzisiejszy nowy czujnik ma mieć zastosowanie w medycynie, naukowcy jednak chcą rozszerzyć jego obszar wykorzystania o ochronę środowiska, produkcję żywności i kontrolę jakości.

Więcej na ten temat w artykule "A ratiometric NMR pH sensing strategy based on a slow-proton-exchange (SPE) mechanism" opublikowanym w czasopiśmie „Chemical Science".

(pj)